【二叉树】先序序列为a,b,c,d 的不同二叉树的个数

【二叉树】先序序列为a,b,c,d 的不同二叉树的个数

rosefunR 2019-07-23 10:56:40  8639  收藏 17
分类专栏: LeetCode
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1.问题
先序序列(前序序列)为a,b,c,d 的不同二叉树的个数是?

2.解决思路
已知,前序序列和中序序列可以唯一地确定一棵二叉树。如果我们把前序序列看作为入栈次序,把中序序列看作为出栈次序,那么题意相当于“以序列 a,b,c,d 为入栈次序,则出栈序列的个数为?”

比如:

   a            
 /   \
b    d         
 \     
  c            
1
2
3
4
5
前序遍历:(父左右)a bc d
中序遍历:(左父右)bc a d

由前序遍历,a 是父节点;那么,由中序遍历, bc 就是左子树; d是右子树;
由前序遍历,b是父节点;那么,由中序遍历, c 就是右子树;
得到的二叉树是唯一的。

因此,这个二叉树可以由以下的前序序列和中序序列确定:

前序序列,先压入 ab; 压出的 b 当做中序序列;再压入 c, 再压出 c, 再压出 a ;再压入 d, 再压出 d .

卡特兰数

一个栈(无穷大)的进栈序列为1,2,3,…,n,有多少个不同的出栈序列?

f ( n ) = C 2 n n − C 2 n n − 1 f(n) = C_{2n}^{n} - C_{2n}^{n-1}
f(n)=C 
2n
n
​    
 −C 
2n
n−1
​    
 

如何单纯按照先序序列来看的话,就是,把序列的每个点看作一个根节点,就相当于左子树和右子树可能个数两部分相乘。

因此,本题的答案是 14。
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原文链接:https://blog.youkuaiyun.com/rosefun96/article/details/96974507

要计算序列为 `abcd` 的不同二叉树个数,可依据遍历和中遍历的关系,以及入栈出栈序列来求解。已知前序列和中序列可以唯一地确定一棵二叉树,若把前序列看作入栈次,中序列看作出栈次,那么问题就相当于“以序列 `a,b,c,d` 为入栈次,则出栈序列个数为?”,可使用卡特兰数公式计算,公式为 $C_{n}=\frac{C_{2n}^n}{n + 1}$,这里 $n = 4$,即 $C(8,4)/5=\frac{8\times7\times6\times5}{4\times3\times2\times1\times5}=14$,所以序列为 `abcd` 的不同二叉树个数是 14 个 [^1][^2][^3][^5]。 以下是使用 Python 代码来找出这些二叉树: ```python class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right def generate_trees(n): if n == 0: return [] def build_trees(start, end): if start > end: return [None] all_trees = [] for i in range(start, end + 1): left_trees = build_trees(start, i - 1) right_trees = build_trees(i + 1, end) for l in left_trees: for r in right_trees: current_tree = TreeNode(i) current_tree.left = l current_tree.right = r all_trees.append(current_tree) return all_trees return build_trees(1, n) # 生成节点数为 4 的所有不同二叉树 trees = generate_trees(4) # 遍历函数 def preorder_traversal(root): if root is None: return [] return [root.val] + preorder_traversal(root.left) + preorder_traversal(root.right) # 打印所有序列 for tree in trees: preorder = preorder_traversal(tree) preorder_str = ''.join([chr(ord('a') + i - 1) for i in preorder]) print(preorder_str) ``` 上述代码中,首定义了二叉树节点类 `TreeNode`,然后通过 `generate_trees` 函数生成所有可能的二叉树,使用 `build_trees` 函数递归构建左右子树。最后,使用 `preorder_traversal` 函数进行遍历,并打印出所有序列
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